Курсовая теория на тему Бициклопропаны в синтезе азотсодержащих гетероциклов

Содержание:

Введение. 2

1.
Общие аспекты гетероциклических соединений. 3

1.1
Определение понятия гетероциклов. 3

1.2
Сравнение с карбоциклическими соединениями. 4

2.
Синтез азотсодержащих гетероциклов реакциями расширения цикла через
бициклические циклопропановые интермедиаты.. 9

2.1
Синтез азепинов. 9

Заключение. 22

Список
использованной литературы.. 24

Введение:

Гетероциклическое соединение,
также называемое гетероциклом, любое из основных классов органических
химических соединений характеризуется тем, что некоторые или все атомы в их
молекулах соединены в кольца, содержащие по меньшей мере один атом элемента,
отличного от углерода (с). Циклическая часть (от греческого kyklos, что
означает “круг”) гетероциклического указывает на то, что по крайней мере одна
кольцевая структура присутствует в таком соединении, в то время как префикс
гетеро — (от греческого heteros, что означает "другой “или” другой")
относится к неуглеводородным атомам, или гетероатомам.

В своей общей структуре
гетероциклические соединения напоминают циклические органические соединения,
которые включают только атомы углерода в кольцах—например, циклопропан (с
трехатомным углеродным кольцом) или бензол (с шестиатомным углеродным кольцом),
но наличие гетероатомов придает гетероциклическим соединениям физико-химические
свойства, которые часто весьма отличаются от свойств их полностью углеродных
кольцевых аналогов.

Гетероциклические соединения
включают в себя многие биохимические материалы, необходимые для жизни.
Например, нуклеиновые кислоты, химические вещества, несущие генетическую
информацию, контролирующую наследование, состоят из длинных цепочек
гетероциклических единиц, удерживаемых вместе другими типами материалов. Многие
природные пигменты, витамины и антибиотики являются гетероциклическими
соединениями, как и большинство галлюциногенов. Современное общество зависит от
синтетических гетероциклов для использования в качестве лекарств, пестицидов,
красителей и пластмасс.

Заключение:

Синтез и исследование свойств
высоконапряженных карбоциклических структур является одной из наиболее
интенсивно развивающихся областей органической химии. Так, к настоящему времени
создано уже довольно много методов синтеза циклопропанов, широко изучены их
химические превращения и найдены разнообразные сферы их практического
использования. Тем не менее, многие аспекты химии функциональнозамещенных и
конденсированных систем, содержащих циклопропановое кольцо, остаются
актуальными до сих пор. В частности, определенный интерес представляет введение
спиросочлененного циклопропанового фрагмента в молекулы гетероциклических
соединений с образованием структур, малоизученных как с точки зрения синтеза,
так и их химического поведения. С одной стороны, спиросочленение придает атому
углерода насыщенный характер, а с другой — высокая напряженность трехчленного
цикла обусловливает возможность его легкого раскрытия с изменением гибридизации
спироатома. Кроме того, наш интерес к спироциклопропансодержащим гетероциклам
основывался на возможности использования для их синтеза такого уникального
диазосоединения, как диазоциклопропан (ДАЦП) при одновременном изучении его
генерирования и реакционной способности.

В отличие от большинства
известных алифатических и циклических диазосоединений, ДАЦП является крайне
нестабильным соединением и до сих пор в индивидуальном состоянии не
зафиксирован. Однако, несмотря на его столь высокую реакционную способность,
при попытках генерирования ДАЦП в присутствии некоторых субстратов (например, олефинов)
удается наблюдать образование соединений, предполагающих промежуточное участие
в реакции как самого ДАЦП, так и продукта его спонтанного дедиазотирования —
циклического карбена (циклопропилидена). В первом случае продуктами реакции,
протекающей по типу 1,3-диполярного циклоприсоединения, являются
соответствующие пиразолины, содержащие по соседству с азогруппой
спиросочлененное циклопропановое кольцо, а во втором — соединения, содержащие
спиропентановый фрагмент.

Присоединение диазоалканов к
олефиновым двойным связям протекает, как правило, достаточно медленно и для
получения высоких выходов 1-пиразолинов требуется несколько часов или дней.
Более эффективно реакция 1,3-диполярного приоединения протекает с непредельными
соединениями, содержащими при двойной связи электроноакцепторные заместители. В
этом случае при наличии а-Н атома продуктами реакции, как правило, являются
изомерные 2-пиразолины.

Фрагмент текста работы:

1. Общие аспекты гетероциклических соединений

1.1 Определение понятия гетероциклов

Наиболее распространенными
гетероциклами являются те, которые имеют пяти — или шестичленные кольца и
содержат гетероатомы азота (N), кислорода (O) или серы (S). Наиболее известными
из простых гетероциклических соединений являются пиридин , пиррол , фуран и
тиофен . Молекула пиридина содержит кольцо из шести атомов-пяти атомов углерода
и одного атома азота. Молекулы пиррола, фурана и тиофена содержат по пять
членных колец, состоящих из четырех атомов углерода и одного атома азота,
кислорода или серы соответственно.

Пиридин и пиррол являются
гетероциклами азота — их молекулы содержат атомы азота наряду с атомами
углерода в кольцах. Молекулы многих биологических материалов состоят частично
из пиридиновых и пиррольных колец, и такие материалы дают небольшие количества
пиридина и пиррола при сильном нагревании. На самом деле, оба эти вещества были
обнаружены в 1850-х годах в маслянистой смеси, образованной сильным нагреванием
костей.

Сегодня пиридин и пиррол получают
синтетическими реакциями. Их главный коммерческий интерес заключается в их
преобразовании в другие вещества, главным образом красители и наркотики.
Пиридин использован также как растворитель, делая водостойким агент, резиновая
добавка, денатурат спирта, и крася адъюнкт.

Фуран представляет собой
кислородсодержащий гетероцикл, используемый главным образом для превращения в
другие вещества (включая пиррол). Фурфурол, близкий химический родственник
фурана, получают из овсяной шелухи и кукурузных початков и используют в
производстве промежуточных продуктов для нейлона. Тиофен, гетероцикл серы,
напоминает бензол по своим химическим и физическим свойствам. Он является
частым загрязнителем бензола, полученного из природных источников и впервые был
обнаружен при очистке бензола. Как и другие соединения, он используется в
основном для преобразования в другие вещества. Фуран и тиофен были открыты во
второй половине 19-го века.

В целом, физические и химические
свойства гетероциклических соединений лучше всего понять, сравнивая их с
обычными органическими соединениями, которые не содержат гетероатомов.